JP2016061868A - 騒音抑制装置および騒音抑制方法、並びにプログラム - Google Patents

騒音抑制装置および騒音抑制方法、並びにプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】より安定的かつ効果的に騒音を抑制する。
【解決手段】所定数のスピーカからマイクロホンまでの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行う。また、それらの音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、マイクロホンにより計測された誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行う。そして、参照信号を参照して誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出し、そのフィルタ係数に従って、参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を、所定数のスピーカにそれぞれ供給する。本技術は、例えば、車両の内部などの閉空間におけるノイズキャンセリングシステムに適用できる。
【選択図】図６

Description

本開示は、騒音抑制装置および騒音抑制方法、並びにプログラムに関し、特に、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することができるようにした騒音抑制装置および騒音抑制方法、並びにプログラムに関する。
従来、騒音を相殺（キャンセル）する音波をスピーカから出力することにより騒音を抑制するノイズキャンセリングシステムが提案されている。
例えば、特許文献１には、騒音を相殺する音波を複数のスピーカから出力し、それぞれのスピーカからマイクロホンまでの複数の経路に対して適応アルゴリズムを掛けることができる能動型振動騒音制御装置が開示されている。
特開２００５−８４５００号公報
ところで、従来のノイズキャンセリングシステムでは、車両の内部のような閉空間において、複数のスピーカからマイクロホンまでの経路にディップが発生している場合に、スピーカおよびマイクロホンの位置によっては、ディップをキャンセルすることが困難であった。例えば、上述の特許文献１に開示されている構成では、複数の経路があるにもかかわらず、いずれかの経路にディップがあると、適応アルゴリズムに悪影響を及ぼすことがあり、安定的に騒音を抑制することができなかった。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することができるようにするものである。
本開示の一側面の騒音抑制装置は、抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行う参照信号処理部と、前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行う誤差信号処理部と、前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、前記フィルタ係数算出部により算出された前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給するフィルタ部とを備え、所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号処理部、前記誤差信号処理部、前記フィルタ係数算出部、および前記フィルタ部が設けられている。
本開示の一側面の騒音抑制方法またはプログラムは、抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行い、前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行い、前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出し、前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給するステップを含み、所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号を生成する信号処理、前記誤差信号に対する信号処理、前記フィルタ係数の算出、前記参照信号のフィルタリングが行われる。
本開示の一側面においては、抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理が行われ、前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理が行われる。また、前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数が算出され、前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号が前記出力部に供給される。そして、所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号を生成する信号処理、前記誤差信号に対する信号処理、前記フィルタ係数の算出、前記参照信号のフィルタリングが行われる。
本開示の一側面によれば、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することができる。
基本的な適応フィルタの一例を示す図である。 音響特性を考慮した適応フィルタの一例を示す図である。 複数のスピーカを有する構成における適応フィルタの一例を示す図である。 車内空間に適用されたノイズキャンセリングシステムの一例を示す図である。 音響特性および帯域制限フィルタについて説明する図である。 本技術を適用した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図である。 図６のノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を説明するブロック線図である。 ノイズ抑制処理を説明するフローチャートである。 図６のノイズキャンセリングシステムの変形例を説明するブロック線図である。 本技術を適用した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図である。 図１０のノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を説明するブロック線図である。 図１０のノイズキャンセリングシステムの変形例を説明するブロック線図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、従来の適応フィルタについて説明する。
図１は、基本的な適応フィルタの一例を示す図である。図１Ａには、ノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図が示されており、図１Ｂには、ノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を示すブロック線図が示されている。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
図１Ａに示すように、ノイズキャンセリングシステム１１は、マイクロホン１２および１３、スピーカ１４、並びに、制御装置１５を備えて構成される。
マイクロホン１２は、外部からのノイズをリアルタイムに計測するノイズ計測部であり、計測したノイズの波形を表す電気信号を、参照信号ｘ（ｎ）として制御装置１５に供給する。
マイクロホン１３は、抑制する制御の対象となるノイズと、そのノイズを打ち消すようにスピーカ１４から出力される音波とが合成された合成波を、ノイズを打ち消すように行われる制御の誤差としてリアルタイムに計測する誤差計測部である。そして、マイクロホン１３は、その合成波の波形を表す電気信号を、誤差信号ｅ（ｎ）として制御装置１５に供給する。即ち、マイクロホン１３は、図１Ｂに示すように加算器２１として機能し、抑制する制御の対象となるノイズの波形を表す制御対象信号ｄ（ｎ）と、そのノイズを抑制するような制御を行う制御信号ｙ（ｎ）とが入力される。そして、マイクロホン１３は、制御信号ｙ（ｎ）により制御対象信号ｄ（ｎ）をキャンセルすること、即ち、制御信号ｙ（ｎ）を制御対象信号ｄ（ｎ）から減算することにより誤差信号ｅ（ｎ）を求め、制御装置１５に供給する。
スピーカ１４は、制御装置１５から供給される制御信号ｙ（ｎ）に従った波形の音波を出力する出力部である。
制御装置１５は、マイクロホン１２から供給される参照信号ｘ（ｎ）、および、マイクロホン１３から供給される誤差信号ｅ（ｎ）に基づいて、制御信号ｙ（ｎ）を生成してスピーカ１４に供給する。即ち、制御装置１５は、図１Ｂに示すように、LMS（Least Mean Square）アルゴリズムブロック２２およびFIR（Finite Impulse Response）フィルタブロック２３を備える。LMSアルゴリズムブロック２２は、参照信号ｘ（ｎ）を参照して誤差信号ｅ（ｎ）が０になるように、適応アルゴリズムに従ってFIRフィルタブロック２３のフィルタ係数をリアルタイムに生成し、FIRフィルタブロック２３に供給する。FIRフィルタブロック２３は、LMSアルゴリズムブロック２２から供給されるフィルタ係数に従って、参照信号ｘ（ｎ）をフィルタリングすることにより制御信号ｙ（ｎ）を生成して出力する。
このように構成されるノイズキャンセリングシステム１１では、LMSアルゴリズムブロック２２が適応アルゴリズムによってFIRフィルタブロック２３によりフィルタリングを行うフィルタ係数を、リアルタイムに更新する。これにより、ノイズキャンセリングシステム１１では、ノイズを相殺する音波をスピーカ１４から出力することができ、ノイズを抑制することができる。
ところで、図１に示すノイズキャンセリングシステム１１では、制御位置となるマイクロホン１３の近傍にスピーカ１４が配置された構成となっているが、実際には、スピーカ１４から制御位置まではある程度の距離がある。従って、スピーカ１４からマイクロホン１３までの伝達経路における音響特性Ｃを考慮することで、安定したフィルタを得ることができる。
次に、図２は、音響特性を考慮した適応フィルタの一例を示す図である。図２Ａには、ノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図が示されており、図２Ｂには、ノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を示すブロック線図が示されている。
図２に示すノイズキャンセリングシステム１１Ａでは、スピーカ１４からマイクロホン１３までの伝達経路が設けられることより、図２Ｂに示すように、FIRフィルタブロック２３と加算器２１との間に、音響特性Ｃをフィルタ係数としたフィルタブロック２４が設けられた状態となっている。従って、ノイズキャンセリングシステム１１Ａは、測定によって音響特性Ｃを推定した推定値Ｃ’を求め、その推定値Ｃ’をフィルタ係数とした推定フィルタブロック２５を、LMSアルゴリズムブロック２２の前段に設ける構成となっている。
即ち、制御装置１５は、LMSアルゴリズムブロック２２およびFIRフィルタブロック２３に加えて推定フィルタブロック２５を有する構成となっている。そして、推定フィルタブロック２５が、参照信号ｘ（ｎ）に対して、推定値Ｃ’をフィルタ係数としたフィルタリングにより生成される濾波参照信号ｒ（ｎ）をLMSアルゴリズムブロック２２に供給する。
これにより、ノイズキャンセリングシステム１１Ａでは、スピーカ１４からマイクロホン１３までの伝達経路における音響特性Ｃを考慮することで、ノイズを安定的にキャンセルすることができる。このように、LMSアルゴリズムブロック２２の前段に推定フィルタブロック２５を付加する方法は、Filtered-Xと称される。
次に、図３は、複数のスピーカを有する構成における適応フィルタの一例を示す図である。図３Ａには、複数のスピーカを有するノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図が示されており、図３Ｂには、複数のスピーカを有するノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を示すブロック線図が示されている。
図３Ａに示すように、ノイズキャンセリングシステム１１Ｂは、マイクロホン１２および１３、Ｍ台のスピーカ１４−１乃至１４−Ｍ、並びに、制御装置１５Ｂを備えて構成される。
このように、Ｍ台のスピーカ１４−１乃至１４−Ｍを有するノイズキャンセリングシステム１１Ｂでは、制御装置１５Ｂにおいて、Ｍ台のスピーカ１４−１乃至１４−Ｍそれぞれに対してFIRフィルタブロック２３−１乃至２３−Ｍが設けられる。そして、FIRフィルタブロック２３−１乃至２３−Ｍごとに、LMSアルゴリズムブロック２２−１乃至２２−Ｍによってフィルタ係数がリアルタイムに更新される。
このように、ノイズキャンセリングシステム１１Ｂでは、スピーカ１４−１乃至１４−Ｍごとに音響特性Ｃ０乃至ＣＭ−１を考慮した制御信号ｙ０（ｎ）乃至ｙＭ−１（ｎ）が生成されるので、ノイズを効果的にキャンセルすることができる。
ここで、複数のスピーカ１４を有するノイズキャンセリングシステム１１Ｂを、例えば、車両の内部のような閉空間に適用する例について説明する。
図４には、５台のスピーカ１４−１乃至１４−５を車両のボディに配置し、運転者が座るシートにマイクロホン１３を設置するように、車内空間に適用されたノイズキャンセリングシステム１１Ｂの一例が示されている。
このようなノイズキャンセリングシステム１１Ｂでは、車両の内部は閉空間であることより、定常波などの影響によって、周波数軸でのピークディップ（山や谷となる頂点）が多数発生することが想定される。そして、このように多数のピークディップがある音響特性Ｃを測定し、そのまま音響特性Ｃを使用した場合、FIRフィルタブロック２３では、そのピークディップを補正するように非常に無理のある特性になる可能性が高くなる。この場合、一般的には、音響特性Ｃを無理のないように変えることが行われるが、そのようなことを行ったとき、FIRフィルタブロック２３自体が本来と異なる特性に収束することになってしまい、安定的に騒音を抑制することができなかった。
そこで、本実施の形態では、それぞれの音響特性Ｃのピークディップを除去するような帯域制限フィルタを個別に作成して、帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）をLMSアルゴリズムブロック２２に入力することを提案する。
図５を参照して、音響特性および帯域制限フィルタについて説明する。
図５の上側に示すように、音響特性Ｃ０および音響特性Ｃ１では、それぞれ異なる周波数においてディップが発生している。特に、閉空間においてはピークディップが多く発生し、このような音響特性Ｃ０および音響特性Ｃ１に基づいてLMSアルゴリズムブロック２２がフィルタ係数を生成しても、FIRフィルタブロック２３が正常に機能しないことが想定される。
そこで、図５の下側に示すように、音響特性Ｃ０においてディップが発生している周波数帯域を帯域制限する帯域制限フィルタＦ０を設けるとともに、音響特性Ｃ１においてディップが発生している周波数帯域を帯域制限する帯域制限フィルタＦ１を設ける。このように、帯域制限フィルタＦを個別に作成し、帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）をLMSアルゴリズムブロック２２に入力することを提案する。
これによって、各径路で不得意となる周波数に関してはFIRフィルタブロック２３におけるフィルタリングが行われないようにし、得意な周波数においてフィルタリングを行うようにする。経路ごとに不得意となる周波数は異なるものとなることが想定され、それぞれの経路において得意な周波数でノイズキャンセリングを行うことで、不得意な周波数におけるノイズキャンセリングを互いに補うことができる。
次に、図６および図７を参照して、本技術を適用した第１の実施の形態のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図６には、ノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図が示されており、図７には、ノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を説明するブロック線図が示されている。なお、図６および図７に示す構成において、図３の構成と共通するブロックについては共通の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図６に示すように、ノイズキャンセリングシステム５１は、マイクロホン１２および１３、Ｍ台のスピーカ１４−１乃至１４−Ｍ、並びに、制御装置６１を備えて構成される。
マイクロホン１２は、抑制する制御の対象となるノイズをリアルタイムに計測するノイズ計測部であり、計測したノイズの波形を表す電気信号を、参照信号ｘ（ｎ）として制御装置６１に供給する。
マイクロホン１３は、抑制する制御の対象となるノイズと、スピーカ１４−１乃至１４−Ｍから出力される複数の音波とが合成された合成波を、それらの音波によりノイズを打ち消すように行われる制御の誤差としてリアルタイムに計測する誤差計測部である。そして、マイクロホン１３は、その合成波の波形を表す電気信号を、誤差信号ｅ（ｎ）として制御装置６１に供給する。
スピーカ１４−１乃至１４−Ｍは、制御装置６１から供給される制御信号ｙ０（ｎ）乃至ｙＭ−１（ｎ）に従った波形の音波を、それぞれ出力する出力部である。そして、スピーカ１４−１乃至１４−Ｍから出力された音波は、スピーカ１４−１乃至１４−Ｍからマイクロホン１３までそれぞれ対応する音響特性Ｃ０乃至ＣＭに従って変化し、マイクロホン１３により計測される。
制御装置６１は、マイクロホン１２から供給される参照信号ｘ（ｎ）を、マイクロホン１３から供給される誤差信号ｅ（ｎ）に従ってスピーカ１４−１乃至１４−Ｍごとにフィルタリングすることにより得られる制御信号ｙ０（ｎ）乃至ｙＭ−１（ｎ）を、スピーカ１４−１乃至１４−Ｍに供給する。
即ち、制御装置６１は、Ｍ個の参照信号処理部６２−１乃至６２−Ｍ、Ｍ個の誤差信号処理部６３−１乃至６３−Ｍ、Ｍ個の係数算出部６４−１乃至６４−Ｍ、およびＭ個のフィルタ部６５−１乃至６５−Ｍを備えて構成される。なお、参照信号処理部６２−１乃至６２−Ｍ、誤差信号処理部６３−１乃至６３−Ｍ、係数算出部６４−１乃至６４−Ｍ、およびフィルタ部６５−１乃至６５−Ｍは、それぞれ同様に構成されており、以下適宜、それらを区別する必要がない場合、参照信号処理部６２、誤差信号処理部６３、係数算出部６４、およびフィルタ部６５と称する。また、スピーカ１４−１乃至１４−Ｍについても同様に、スピーカ１４と称する。
参照信号処理部６２には、予め測定されたスピーカ１４からマイクロホン１３までの音響特性Ｃを推定した推定値Ｃ’がフィルタ係数として設定される。そして、参照信号処理部６２は、マイクロホン１２から供給される参照信号ｘ（ｎ）を推定値Ｃ’に従ってフィルタリングした濾波参照信号ｒ（ｎ）を生成し、参照信号処理部６２に供給する。
誤差信号処理部６３は、予め測定されたスピーカ１４からマイクロホン１３までの音響特性Ｃから求められる振幅周波数特性に従って、マイクロホン１３から供給される誤差信号ｅ（ｎ）に対する信号処理を行い、信号処理後の誤差信号ｅ（ｎ）を係数算出部６４に供給する。例えば、誤差信号処理部６３は、図７に示すように、帯域制限フィルタブロック２６として機能し、振幅周波数特性に従ってピークディップをカットするように誤差信号ｅ（ｎ）を帯域制限フィルタリングし、帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）を係数算出部６４に供給する。
係数算出部６４は、参照信号処理部６２から供給される濾波参照信号ｒ（ｎ）を参照して、誤差信号処理部６３により帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ部６５のフィルタ係数をリアルタイムに生成し、フィルタ部６５に供給する。
フィルタ部６５は、係数算出部６４から供給されるフィルタ係数に従って、参照信号ｘ（ｎ）をフィルタリングすることにより制御信号ｙ（ｎ）を生成し、スピーカ１４に出力する。
以上のように構成されるノイズキャンセリングシステム５１では、予め測定されている複数の経路ごとの音響特性Ｃ０乃至ＣＭ−１の振幅周波数特性に基づいて、図５を参照して上述したように、誤差信号処理部６３においてピークディップをカットすることができる。そして、そのようなピークディップにおける帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）が係数算出部６４に供給され、フィルタ係数を生成することで、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することができる。
即ち、複数のスピーカ１４からマイクロホン１３までの経路はそれぞれ異なり、周波数軸上のディップやピークも、それぞれ異なる周波数帯域に発生することになる。これに対して、それぞれのピークまたはディップを帯域制限するように誤差信号処理部６３−１乃至６３−Ｍによりフィルタリングすることによって、その周波数の誤差信号ｅ（ｎ）に基づくフィルタ係数がフィルタ部６５−１乃至６５−Ｍに設定されないことよりスルーの特性となる。従って、それぞれのフィルタの系において帯域制限しない場合より安定する。
そして、帯域制限している周波数が、それぞれの径路で同一であれば、その帯域はフィルタリングされないことになってしまうのに対し、それぞれの経路が異なっており帯域制限している周波数も異なることより、結果的に、互いに補い合うようになる。従って、全ての周波数でフィルタリングされることとなる。
なお、抑制する制御の対象となるノイズを表す参照信号ｘ（ｎ）を計測するために、マイクロホン１２の他、例えば、車両の振動を検出することができるセンサを採用することができる。
次に、図８のフローチャートを参照して、制御装置６１において行われるノイズ抑制処理について説明する。
例えば、マイクロホン１２から参照信号ｘ（ｎ）の供給が開始されるとともに、マイクロホン１３から誤差信号ｅ（ｎ）の供給が開始されると処理が開始される。ステップＳ１１において、参照信号処理部６２は、予め測定された音響特性Ｃを推定値Ｃ’として参照信号ｘ（ｎ）に対してフィルタリングすることにより生成される濾波参照信号ｒ（ｎ）を、参照信号処理部６２に供給する。
ステップＳ１２において、誤差信号処理部６３は、音響特性Ｃから求められる振幅周波数特性に従って、ピークディップをカットするように誤差信号ｅ（ｎ）を帯域制限フィルタリングし、帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）を係数算出部６４に供給する。
ステップＳ１３において、係数算出部６４は、ステップＳ１１で参照信号処理部６２から供給される濾波参照信号ｒ（ｎ）を参照して、ステップＳ１２で誤差信号処理部６３から供給される帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出する。そして、係数算出部６４は、算出したフィルタ係数をフィルタ部６５に供給して更新する。
ステップＳ１４において、フィルタ部６５は、ステップＳ１１３で係数算出部６４から供給されたフィルタ係数に従って、参照信号ｘ（ｎ）をフィルタリングすることにより制御信号ｙ（ｎ）を生成し、スピーカ１４に出力する。これにより、スピーカ１４から制御信号ｙ（ｎ）に従った音波が出力され、マイクロホン１３において計測されるノイズがキャンセルされる。
ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１１に戻り、以下同様の処理が繰り返される。
以上のように、制御装置６１では、ピークディップが発生する周波数帯域が帯域制限された誤差信号ｅ（ｎ）を用いてフィルタ係数が算出されるので、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することが可能なノイズ抑制処理を実現することができる。
図９は、図６のノイズキャンセリングシステムの変形例を説明するブロック線図である。
図９に示されるノイズキャンセリングシステム５１では、制御装置６１の誤差信号処理部６３は、ゲインブロック２７として機能する。即ち、図７に示すような帯域制限フィルタブロック２６に替えてゲインブロック２７が設けられる。そして、誤差信号処理部６３は、振幅周波数特性に従ってピークディップが大きい経路では小さくなり、ピークディップが小さい経路では大きくなるようにゲインを調整して、マイクロホン１３から供給される誤差信号ｅ（ｎ）に対する信号処理を行う。
このように構成されるノイズキャンセリングシステム５１では、ピークディップの小さい系ほどFIRフィルタブロック２３の安定性を増加させることができる。これにより、安定性の高いFIRフィルタブロック２３のエラー信号の比率を、安定性の低いFIRフィルタブロック２３のエラー信号よりも向上させることができ、ノイズキャンセリングシステム５１全体として、系の安定度を増加することができる。
このように、ノイズキャンセリングシステム５１において、例えば、実装上の理由で帯域制限フィルタブロック２６を設けることができない場合には、ゲインブロック２７を設けることによっても、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することができる。この場合、帯域制限フィルタブロック２６を設けるのと比較して、信号処理のリソースが少ない構成において効果的である。
図１０および図１１を参照して、本技術を適用した第２の実施の形態のノイズキャンセリングシステムについて説明する。図１０には、ノイズキャンセリングシステムの構成例を示すブロック図が示されており、図１１には、このノイズキャンセリングシステムにおける信号伝達を説明するブロック線図が示されている。
なお、図１０および図１１に示すノイズキャンセリングシステム５１Ａにおいて、図６および図７に示したノイズキャンセリングシステム５１と共通するブロックについては、共通の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
即ち、ノイズキャンセリングシステム５１Ａは、マイクロホン１２および１３、並びにＭ台のスピーカ１４−１乃至１４−Ｍを備える点で、図６のノイズキャンセリングシステム５１と共通し、制御装置６１Ａの構成が異なるものとなっている。また、制御装置６１Ａは、Ｍ個の参照信号処理部６２−１乃至６２−Ｍ、Ｍ個の誤差信号処理部６３−１乃至６３−Ｍ、Ｍ個の係数算出部６４−１乃至６４−Ｍ、およびＭ個のフィルタ部６５−１乃至６５−Ｍを備える点で、図６の制御装置６１と共通する。そして、制御装置６１Ａは、それらに加えて、Ｍ個のピークディップ情報取得部６６−１乃至６６−Ｍを備えて構成される。
ピークディップ情報取得部６６は、実時間でそれぞれのフィルタ部６５の高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）解析を行い、それぞれのフィルタ部６５のピークディップを測定することによりピークディップ情報を取得する。そして、ピークディップ情報取得部６６は、取得したピークディップ情報に基づいて、誤差信号処理部６３により帯域制限を行う周波数帯域を動的に変更させる。例えば、誤差信号処理部６３は、パラメトリックエコライザなどでｆｃおよびゲインを調整して、帯域制限フィルタブロック２８を動的に作成する。
例えば、図６のノイズキャンセリングシステム５１では、音響特性Ｃを精密に測定して帯域制限フィルタブロック２６を設ける必要があったが、例えば、車両に実装する場合には車種ごとに全てを計測することは困難であった。また、音響特性Ｃを計測してあったとしても、人の乗車状況や車両の経年変化などによって、音響特性Ｃが変化することも想定される。
これに対し、ノイズキャンセリングシステム５１Ａでは、ピークディップ情報取得部６６が、フィルタ部６５のフィルタ係数を高速フーリエ変換解析して、その周波数情報などからピークディップを算出し、誤差信号処理部６３による帯域制限を動的に行うことができる。これにより、図６のノイズキャンセリングシステム５１のように音響特性Ｃの精密な測定を行う必要がないとともに、人の乗車状況や車両の経年変化などによる音響特性Ｃの変化にも容易に適応することができる。
図１２は、図１０のノイズキャンセリングシステムの変形例を説明するブロック線図である。
図１２に示されるノイズキャンセリングシステム５１Ａでは、制御装置６１の誤差信号処理部６３は、ゲインブロック２９として機能する。即ち、図１１に示すような帯域制限フィルタブロック２８に替えてゲインブロック２９が設けられる。そして、誤差信号処理部６３Ａは、振幅周波数特性に従ってピークディップが大きい経路で動的にゲインを小さくし、ピークディップが小さい経路で動的にゲインを大きく設定して、マイクロホン１３から供給される誤差信号ｅ（ｎ）に対する信号処理を行う。
このように、ノイズキャンセリングシステム５１Ａにおいて、例えば、実装上の理由で帯域制限フィルタブロック２８を設けることができない場合には、ゲインブロック２９を設けることによっても、より安定的かつ効果的に騒音を抑制することができる。この場合、帯域制限フィルタブロック２６を設けるのと比較して、信号処理のリソースが少ない構成において効果的である。さらに、ピークディップ情報に従ってゲインブロック２９におけるゲインを調整することで、より安定的に騒音を抑制することができる。
なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。
また、上述した一連の処理（情報処理方法）は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラムが記録されたプログラム記録媒体からインストールされる。
図１３は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。
バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部１０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介して、RAM１０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（CPU１０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア１１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
そして、プログラムは、リムーバブルメディア１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インタフェース１０５を介して、記憶部１０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記憶部１０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１０２や記憶部１０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行う参照信号処理部と、
前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行う誤差信号処理部と、
前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
前記フィルタ係数算出部により算出された前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給するフィルタ部と
を備え、
所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号処理部、前記誤差信号処理部、前記フィルタ係数算出部、および前記フィルタ部が設けられている
騒音抑制装置。
（２）
前記誤差信号処理部は、前記振幅周波数特性に基づいて振幅がピークまたはディップとなる周波数帯域の帯域制限を行うフィルタブロックとして機能する
上記（１）に記載の騒音抑制装置。
（３）
前記誤差信号処理部は、前記振幅周波数特性に基づいて振幅のピークまたはディップの大きさに基づいてゲインを調整するゲインブロックとして機能する
上記（１）に記載の騒音抑制装置。
（４）
前記フィルタ部が出力する前記制御信号に対して実時間で高速フーリエ変換解析を行うことにより取得される前記振幅周波数特性のピークまたはディップを示す情報を、前記誤差信号処理部に供給するピークディップ情報取得部
をさらに備え、
前記誤差信号処理部は、前記振幅周波数特性のピークまたはディップを示す情報に基づいて動的に信号処理を行う
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の騒音抑制装置。
（５）
抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行い、
前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行い、
前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出し、
前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給する
ステップを含み、
所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号を生成する信号処理、前記誤差信号に対する信号処理、前記フィルタ係数の算出、前記参照信号のフィルタリングが行われる
騒音抑制方法。
（６）
抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行い、
前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行い、
前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出し、
前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給する
ステップを含み、
所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号を生成する信号処理、前記誤差信号に対する信号処理、前記フィルタ係数の算出、前記参照信号のフィルタリングが行われる
騒音抑制処理をコンピュータに実行させるプログラム。
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ ノイズキャンセリングシステム， １２および１３ マイクロホン， １４ スピーカ， １５ 制御装置， ２１ 加算器， ２２ LMSアルゴリズムブロック， ２３ FIRフィルタブロック， ２４ フィルタブロック， ２５ 推定フィルタブロック， ２６ 帯域制限フィルタブロック， ２７ ゲインブロック， ２８ 帯域制限フィルタブロック， ２９ ゲインブロック， ５１ ノイズキャンセリングシステム， ６１ 制御装置， ６２ 参照信号処理部， ６３ 誤差信号処理部， ６４ 係数算出部， ６５ フィルタ部， ６６ ピークディップ情報取得部

Claims (6)

  1. 抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行う参照信号処理部と、
    前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行う誤差信号処理部と、
    前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
    前記フィルタ係数算出部により算出された前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給するフィルタ部と
    を備え、
    所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号処理部、前記誤差信号処理部、前記フィルタ係数算出部、および前記フィルタ部が設けられている
    騒音抑制装置。
  2. 前記誤差信号処理部は、前記振幅周波数特性に基づいて振幅がピークまたはディップとなる周波数帯域の帯域制限を行うフィルタブロックとして機能する
    請求項１に記載の騒音抑制装置。
  3. 前記誤差信号処理部は、前記振幅周波数特性に基づいて振幅のピークまたはディップの大きさに基づいてゲインを調整するゲインブロックとして機能する
    請求項１に記載の騒音抑制装置。
  4. 前記フィルタ部が出力する前記制御信号に対して実時間で高速フーリエ変換解析を行うことにより取得される前記振幅周波数特性のピークまたはディップを示す情報を、前記誤差信号処理部に供給するピークディップ情報取得部
    をさらに備え、
    前記誤差信号処理部は、前記振幅周波数特性のピークまたはディップを示す情報に基づいて動的に信号処理を行う
    請求項１に記載の騒音抑制装置。
  5. 抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行い、
    前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行い、
    前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出し、
    前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給する
    ステップを含み、
    所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号を生成する信号処理、前記誤差信号に対する信号処理、前記フィルタ係数の算出、前記参照信号のフィルタリングが行われる
    騒音抑制方法。
  6. 抑制する制御の対象となる騒音と、その騒音を打ち消すように出力部から出力される音波とが合成された合成波の波形を誤差として計測する誤差計測部までの前記出力部からの経路における音響特性を推定した推定値に基づいて、前記騒音の波形を表す参照信号を生成する信号処理を行い、
    前記音響特性から求められる振幅周波数特性に従って、前記誤差計測部により計測された前記誤差の波形を表す誤差信号に対する信号処理を行い、
    前記参照信号を参照して前記誤差信号が０になるように、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数を算出し、
    前記フィルタ係数に従って、前記参照信号をフィルタリングすることにより得られる制御信号を前記出力部に供給する
    ステップを含み、
    所定数の前記出力部ごとに、前記参照信号を生成する信号処理、前記誤差信号に対する信号処理、前記フィルタ係数の算出、前記参照信号のフィルタリングが行われる
    騒音抑制処理をコンピュータに実行させるプログラム。
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